DE4340616A1 - Spark plug fastener on gas turbine combustion chamber housing - Google Patents

Spark plug fastener on gas turbine combustion chamber housing

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Abstract

The spark plug (3) is guided like a piston in a cylinder (9) against a force storage element. SEctions of the cylinder form bellows (10) acting simultaneously as the force storage element. Pref. the cylinder has a guide sleeve (8) for the spark plug. The guide sleeve has a retainer (7) for a spark plug holder (5), permitting a limited longitudinal displacement (x). The bellows is of a folding metal type secured on one hand to the guide sleeve, and on the other hand to the spark plug holder. In the guide sleeve extends a pressure equalising groove (11) to the bellows inside (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung einer Zündkerze am Brennkammergehäuse einer Gasturbine, wobei die Zündkerze gegen ein Kraftspeicherelement verschiebbar kolbenartig in einem Zylinder geführt ist.The invention relates to a fastening arrangement Spark plug on the combustion chamber housing of a gas turbine, wherein the spark plug against a force storage element is guided like a piston in a cylinder.

Bekannt ist eine derartige Befestigungsanordnung beispielsweise aus der US 2 604 510. Dabei wird die verschiebbar gelagerte Zündkerze durch Federkraft in einer derartigen Position gehalten, daß die Zündspitze im Hinblick auf ein optima­ les Zündverhalten in die Brennkammer bzw. in das Flamm­ rohr hineinragt. Da jedoch nach erfolgter Zündung die Zündspitze in dieser Position einer extrem hohen Bela­ stung ausgesetzt wäre, kann die Zündkerze gegen die Kraft des Federelementes geringfügig verschoben werden, so daß die Zündspitze aus dem Bereich der höchsten Beanspruchung entfernt wird. Diese Verschiebung erfolgt dabei selbsttä­ tig durch den nach erfolgter Zündung anliegenden, erhöh­ ten Verdichterdruck, der dann in der Lage ist, die Zünd­ kerze entgegen der Federkraft zu verschieben.Is known such a mounting arrangement, for example the US 2 604 510. The slidably mounted Spring-loaded spark plug in such a position held that the ignition tip with regard to an optima les ignition behavior in the combustion chamber or in the flame tube protrudes. However, since after the ignition Ignition tip in this position of an extremely high Bela would be exposed to the spark plug against the force of the spring element are shifted slightly so that the ignition tip from the area of the highest stress Will get removed. This shift occurs automatically due to the increase in temperature after ignition th compressor pressure, which is then able to ignite to move the candle against the spring force.

Diese bekannte Befestigungsanordnung konstruktiv zu ver­ einfachen ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.This known fastening arrangement to ver simple is the object of the present invention.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der die Zündkerze kolbenartig führende Zylinder abschnittsweise als Balg ausgebildet ist, der zugleich als Kraftspeicher­ element wirkt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.To solve this problem it is provided that the Sectional spark plug-guiding cylinder  is designed as a bellows, which also serves as an energy store element works. Advantageous training and further education are Content of the subclaims.

Erfindungsgemäß kann der Bauaufwand erheblich reduziert werden, wenn die Funktion des Kraftspeicherelementes gleichzeitig vom Zylinder mit übernommen wird. Hierzu ist das Kraftspeicherelement als Balg, bevorzugt als Metall­ faltenbalg, ausgebildet. Dieser Metallfaltenbalg kann einerseits an einem Zylinderabschnitt, der eine Führungs­ hülse für die Zündkerze bildet und andererseits an einem Zündkerzenhalter befestigt sein. Letzterer ist bevorzugt als Gewindehülse ausgebildet, in die die Zündkerze einge­ schraubt werden kann, und kann selbst wieder durch die Führungshülse geführt sein, derart, daß eine gewisse be­ grenzte Längsverschiebung des Zündkerzenhalters möglich ist. Die entsprechende Aufnahme für den Zündkerzenhalter in der Führungshülse kann dabei ähnlich einem Bayonett­ verschluß ausgebildet sein. Ferner kann die Führungshülse eine Druckausgleichsnut aufweisen, die in den durch den Balg sowie ggf. durch den Zündkerzenhalter gebildeten Raum führt, um diesen Raum sicher und einfach mit dem Verdichterdruck der Gasturbine beaufschlagen und somit die gewünschte Verschiebung der Zündkerze initiieren zu können.According to the invention, the construction effort can be considerably reduced be when the function of the energy storage element is taken over by the cylinder at the same time. This is the energy storage element as a bellows, preferably as a metal bellows, trained. This metal bellows can on the one hand on a cylinder section, which is a guide sleeve for the spark plug and on the other hand on one Spark plug holder attached. The latter is preferred formed as a threaded sleeve into which the spark plug is inserted can be screwed, and can again through the Guide sleeve be guided such that a certain be limited longitudinal displacement of the spark plug holder possible is. The corresponding holder for the spark plug holder in the guide sleeve can be similar to a bayonet be formed closure. Furthermore, the guide sleeve have a pressure compensation groove, which in the by the Bellows and possibly formed by the spark plug holder Space leads to this space safely and easily with that Pressurize the compressor pressure of the gas turbine and thus initiate the desired displacement of the spark plug can.

Dies sowie weitere Vorteile der Erfindung werden auch aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles ersichtlich, das in einem Prinzipschnitt dar­ gestellt ist.This as well as other advantages of the invention will also be apparent from the following description of a preferred embodiment example that can be seen in a principle section is posed.

Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Brennkammergehäuse einer Gasturbine bezeichnet, innerhalb dessen ein Flammrohr 2 angeordnet ist. In dieses Flammrohr 2 kann eine Zündkerze 3 mit ihrer Zündspitze 4 hineinragen. Dabei ist die Zünd­ kerze 3 mittels eines Zündkerzenhalters 5 gemäß Pfeil­ richtung 6 im Brennkammergehäuse 1 verschiebbar gelagert.Reference number 1 denotes a combustion chamber housing of a gas turbine, within which a flame tube 2 is arranged. A spark plug 3 with its ignition tip 4 can protrude into this flame tube 2 . The spark plug 3 is mounted by means of a spark plug holder 5 according to the arrow direction 6 in the combustion chamber housing 1 .

Im einzelnen ist die Zündkerze 3 in den Zündkerzenhalter 5 fest eingeschraubt. Der Zündkerzenhalter 5 seinerseits ist in einer Aufnahme 7 einer Führungshülse 8 um einen Betrag x längsverschiebbar geführt. Die Aufnahme 7 ist hierzu ähnlich einem Bayonettverschluß ausgebildet, d. h. vorspringende Nasen sowohl der Führungshülse 8 als auch des Zündkerzenhalters 5 gestatten - wie ersichtlich - aus der gezeigten Position des Zündkerzenhalters 5 heraus nur eine Verschiebung desselben um den Betrag x nach oben. Im übrigen erstreckt sich die Führungshülse 8 vom Bereich der Aufnahme 7 bis hin zum Flammrohr 2 und führt damit die wie erläutert kolbenartig gemäß Pfeilrichtung 6 ver­ schiebbare Zündkerze 3. Bezüglich der kolbenartig ver­ schiebbaren Zündkerze 3 stellt die Führungshülse 8 somit einen Bestandteil eines Zylinders 9 dar, der durch einen Balg 10, insbesondere einen Metallfaltenbalg 10 vervoll­ ständigt wird. Dieser Metallfaltenbalg 10 ist an der Oberseite der Führungshülse 8 einerseits und an der Un­ terseite des Zündkerzenhalters 5 andererseits befestigt.Specifically, the spark plug 3 is firmly screwed into the spark plug holder 5 . The spark plug holder 5 in turn is guided in a receptacle 7 of a guide sleeve 8 by an amount x to be longitudinally displaceable. For this purpose, the receptacle 7 is designed similarly to a bayonet catch, ie projecting lugs both of the guide sleeve 8 and of the spark plug holder 5 - as can be seen - only shift the same from the position shown of the spark plug holder 5 upwards by the amount x. Otherwise, the guide sleeve 8 extends from the area of the receptacle 7 to the flame tube 2 and thus guides the spark plug 3, which, as explained, is displaceable in a piston-like manner in the direction of the arrow 6 . Regarding the manner of a piston slidable ver spark plug 3. Thus, the guide sleeve 8 constitutes a part of a cylinder 9, which is ständigt vervoll by a bellows 10, in particular a metal bellows 10th This metal bellows 10 is attached to the top of the guide sleeve 8 on the one hand and to the underside of the spark plug holder 5 on the other.

Durch die Federkraft des als Kraftspeicherelement wirken­ den Metallfaltenbalges 10 wird die Zündkerze 3 bei Still­ stand der Gasturbine in der gezeigten Position gehalten. Bei Inbetriebnahme der Gasturbine befindet sich somit die Zündspitze 4 in einer Position, die ein optimales Zünd­ verhalten sicherstellt. Nach dem Zünden und dem Hochfah­ ren des Gasturbinen-Triebwerks auf Leerlaufdrehzahl wird über eine Druckausgleichsnut 11 im Inneren der Führungs- Hülse 8 der Innenraum 12 des Metallfaltenbalges 10 mit dem Verdichteraustrittsdruck beaufschlagt. Diese Druck­ kraft bewegt den Zündkerzenhalter 5 zusammen mit der Zündkerze 3 gemäß Pfeilrichtung 6 um den Betrag x nach oben, wobei der Metallfaltenbalg 10 auseinanderanderzogen wird, so daß sich schließlich die Zündspitze 4 in dem durch die Verdichteraustrittsluft gekühlten Teil der Füh­ rungshülse 8 befindet. Wie bekannt, tritt die Verdichter­ austrittsluft dabei über Übertrittsbohrungen 13 in das Innere der Führungshülse 8 ein. In diesem zurückgezogenen Zustand ist die Zündspitze 4 vor den Einflüssen der hei­ ßen Flammzone innerhalb des Flammrohres 6 geschützt, d. h. sie ist geschützt vor der hohen Verbrennungstempera­ tur, der Flammstrahlung sowie vor unverbrannten Kraft­ stoffanteilen. Die Gefahr des Versagens der Zündkerze 3 wegen Verrußens oder Verlust der Fähigkeit zur Funkenbil­ dung wird somit erheblich reduziert.Due to the spring force of the metal bellows 10 acting as a force storage element, the spark plug 3 is held in the position shown when the gas turbine was at a standstill. When the gas turbine is started up, the ignition tip 4 is thus in a position which ensures optimum ignition behavior. After ignition and Hochfah ren of the gas turbine engine to idle speed, the interior 12 of the metal bellows 10 is acted upon by the compressor outlet pressure via a pressure compensation groove 11 inside the guide sleeve 8 . This pressure force moves the spark plug holder 5 together with the spark plug 3 according to the direction of arrow 6 by the amount x upwards, the metal bellows 10 being pulled apart, so that the ignition tip 4 is finally in the part of the guide sleeve 8 cooled by the compressor outlet air. As is known, the compressor outlet air enters the interior of the guide sleeve 8 via transfer bores 13 . In this retracted state, the ignition tip 4 is protected from the influences of the hot flame zone within the flame tube 6 , ie it is protected from the high combustion temperature, the flame radiation and from unburned fuel. The risk of failure of the spark plug 3 due to sooting or loss of sparking ability is thus significantly reduced.

Um zu große Bewegungen der Zündkerze 3 bei höchsten Drücken bei Vollast oder bei Versagen des Metallfalten­ balges 10 zu vermeiden, ist der Zündkerzenhalter 5 durch eine Art von Bayonettverschluß in der Aufnahme 7 gehal­ ten. In diese Aufnahme 7 wird der Zündkerzenhalter 5 bei der Vormontage der entsprechenden Bauteile in die Füh­ rungshülse 8 eingesteckt. Dabei wirkt der Metallfalten­ balg 10 stets als Federelement und behält diese Funktion auch bei einem möglichen Versagen, beispielsweise durch Leckage bei. Stets ist mit dieser Konstruktion gewährlei­ stet, daß sich die Zündkerze 3 mit ihrer Zündspitze 4 bei Stillstand der Gasturbine in der optimalen Zündposition bezüglich des Flammrohres 6 befindet. Dabei können durch­ aus eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestal­ tet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlas­ sen.In order to avoid excessive movements of the spark plug 3 at high pressure at full load or failure of the metal folding bellows 10, the spark plug holder is supported th by a type of bayonet in the receptacle 7. 5 In this recording 7 of the spark plug holder 5 during pre-assembly is the corresponding components in the Füh approximately 8 inserted. The metal bellows 10 always acts as a spring element and maintains this function even in the event of a possible failure, for example due to leakage. This construction always ensures that the spark plug 3 with its ignition tip 4 is in the optimum ignition position with respect to the flame tube 6 when the gas turbine is at a standstill. It can be designed from a variety of details, in particular of a constructive type, deviating from the exemplary embodiment shown, without leaving the content of the claims.

Claims (4)

1. Befestigungsanordnung einer Zündkerze am Brennkam­ mergehäuse (1) einer Gasturbine, wobei die Zündkerze (3) gegen ein Kraftspeicherelement verschiebbar kol­ benartig in einem Zylinder (9) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (9) ab­ schnittsweise als Balg (10) ausgebildet ist, der zugleich als Kraftspeicherelement wirkt.1. Fastening arrangement of a spark plug on the Brennkam mergehäuse ( 1 ) of a gas turbine, the spark plug ( 3 ) against a force storage element is guided in a piston-like manner in a cylinder ( 9 ), characterized in that the cylinder ( 9 ) from section by section as bellows ( 10 ) is formed, which also acts as an energy storage element. 2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (9) eine Führungshülse (8) für die Zündkerze (3) aufweist, die mit einer eine begrenzte Längsverschiebung (x) erlaubenden Aufnahme (7) für einen Zündkerzenhalter (5) versehen ist.2. Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 9 ) has a guide sleeve ( 8 ) for the spark plug ( 3 ) which with a limited longitudinal displacement (x) allowing receptacle ( 7 ) for a spark plug holder ( 5 ) is. 3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Metallfaltenbalg (10) ausgebildete Balg (10) an der Führungshülse (8) einerseits und am Zündkerzenhalter (5) andererseits befestigt ist. 3. A fastening arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the designed as a metal bellows (10), bellows (10) on the other hand fixed to the guide sleeve (8) on the one hand and to the spark plug holder (5). 4. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungshülse (8) eine Druckausgleichsnut (11) zum Balg-Innenraum (12) verläuft.4. Fastening arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the guide sleeve ( 8 ) a pressure compensation groove ( 11 ) to the bellows interior ( 12 ).
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